Belangrike oorwegings vir die voorbereiding van enkelkristale van hoë gehalte silikonkarbied

Die hoofmetodes vir die voorbereiding van silikon-enkelkristal sluit in: Fisiese Dampvervoer (PVT), Top-Seeded Solution Growth (TSSG), en Hoë-Temperature Chemiese Dampafsetting (HT-CVD). Onder hierdie word die PVT-metode wyd toegepas in industriële produksie as gevolg van die eenvoudige toerusting, gemak van beheer, en lae toerusting- en bedryfskoste.

Belangrike tegniese punte vir PVT-groei van silikonkarbiedkristalle

Wanneer silikonkarbiedkristalle met die Fisiese Dampvervoer (PVT)-metode gekweek word, moet die volgende tegniese aspekte in ag geneem word:

1. Suiwerheid van grafietmateriale in die groeikamer: Die onsuiwerheidsinhoud in grafietkomponente moet onder 5×10⁻⁶ wees, terwyl die onsuiwerheidsinhoud in isolasievilt onder 10×10⁻⁶ moet wees. Elemente soos B en Al moet onder 0.1×10⁻⁶ gehou word.
2. Korrekte Seleksie van Saadkristalpolariteit: Empiriese studies toon dat die C (0001)-vlak geskik is vir die kweek van 4H-SiC-kristalle, terwyl die Si (0001)-vlak gebruik word vir die kweek van 6H-SiC-kristalle.
3. Gebruik van Off-Axis Saadkristalle: Off-axis saadkristalle kan die simmetrie van kristalgroei verander, wat defekte in die kristal verminder.
4. Hoë-gehalte saadkristalbindingsproses.
5. Handhawing van stabiliteit van die kristalgroei-koppelvlak gedurende die groeisiklus.

Sleuteltegnologieë vir silikonkarbiedkristalgroei

1. Dopingtegnologie vir silikonkarbiedpoeier
   Deur die silikonkarbiedpoeier met 'n gepaste hoeveelheid Ce te doteer, kan die groei van 4H-SiC-enkelkristalle stabiliseer word. Praktiese resultate toon dat Ce-dotering die volgende kan doen:

• Verhoog die groeikoers van silikonkarbiedkristalle.
• Beheer die oriëntasie van kristalgroei, maak dit meer eenvormig en gereeld.
• Onderdruk onsuiwerheidsvorming, verminder defekte en vergemaklik die produksie van enkelkristal- en hoëgehalte-kristalle.
• Inhibeer agterkantkorrosie van die kristal en verbeter enkelkristalopbrengs.

• Aksiale en radiale temperatuurgradiëntbeheertegnologie
  Die aksiale temperatuurgradiënt beïnvloed hoofsaaklik die groeitipe en doeltreffendheid van die kristal. 'n Oormatige klein temperatuurgradiënt kan lei tot polikristallyne vorming en groeitempo's verminder. Behoorlike aksiale en radiale temperatuurgradiënte fasiliteer vinnige SiC-kristalgroei terwyl stabiele kristalkwaliteit gehandhaaf word.
• Basale Vlak Ontwrigting (BPD) Beheer Tegnologie
  BPD-defekte ontstaan hoofsaaklik wanneer skuifspanning in die kristal die kritieke skuifspanning van SiC oorskry, wat glystelsels aktiveer. Aangesien BPD's loodreg op die kristalgroeirigting is, vorm hulle hoofsaaklik tydens kristalgroei en afkoeling.
• Tegnologie vir aanpassing van die dampfase-samestellingsverhouding
  Die verhoging van die koolstof-tot-silikon-verhouding in die groeiomgewing is 'n effektiewe maatreël om enkelkristalgroei te stabiliseer. 'n Hoër koolstof-tot-silikon-verhouding verminder groot stap-bondelvorming, bewaar saadkristaloppervlakgroei-inligting en onderdruk politipe-vorming.
• Lae-spanning beheer tegnologie
  Spanning tydens kristalgroei kan veroorsaak dat kristalvlakke buig, wat lei tot swak kristalkwaliteit of selfs krake. Hoë spanning verhoog ook basale vlakontwrigtings, wat die kwaliteit van die epitaksiale laag en toestelprestasie nadelig kan beïnvloed.

6-duim SiC-wafer-skandeerbeeld

Metodes om spanning in kristalle te verminder:

• Pas die temperatuurveldverspreiding en prosesparameters aan om byna-ewewigsgroei van SiC-enkelkristalle moontlik te maak.
• Optimaliseer die kroesiestruktuur om vrye kristalgroei met minimale beperkings toe te laat.
• Wysig saadkristalfiksasietegnieke om termiese uitbreidingswanverhouding tussen die saadkristal en grafiethouer te verminder. 'n Algemene benadering is om 'n gaping van 2 mm tussen die saadkristal en grafiethouer te laat.
• Verbeter uitgloeiingsprosesse deur in-situ oonduitgloeiing te implementeer, uitgloeiingstemperatuur en -duur aan te pas om interne spanning ten volle vry te stel.

Toekomstige tendense in silikonkarbiedkristalgroeitegnologie

Vooruitskouend sal hoëgehalte SiC-enkelkristalvoorbereidingstegnologie in die volgende rigtings ontwikkel:

1. Grootskaalse Groei
   Die deursnee van silikonkarbied-enkelkristalle het ontwikkel van 'n paar millimeter tot 6-duim, 8-duim en selfs groter 12-duim-groottes. SiC-kristalle met 'n groot deursnee verbeter produksiedoeltreffendheid, verminder koste en voldoen aan die eise van hoëkragtoestelle.
2. Hoë-gehalte groei
   Hoëgehalte SiC-enkelkristalle is noodsaaklik vir hoëprestasietoestelle. Alhoewel beduidende vordering gemaak is, bestaan ​​defekte soos mikropype, ontwrigtings en onsuiwerhede steeds, wat toestelprestasie en betroubaarheid beïnvloed.
3. Kostevermindering
   Die hoë koste van SiC-kristalvoorbereiding beperk die toepassing daarvan in sekere velde. Die optimalisering van groeiprosesse, die verbetering van produksiedoeltreffendheid en die vermindering van grondstofkoste kan help om produksiekoste te verlaag.
4. Intelligente Groei
   Met vooruitgang in KI en groot data, sal SiC-kristalgroeitegnologie toenemend intelligente oplossings aanneem. Intydse monitering en beheer met behulp van sensors en outomatiese stelsels sal prosesstabiliteit en beheerbaarheid verbeter. Boonop kan groot data-analise groeiparameters optimaliseer, wat kristalkwaliteit en produksiedoeltreffendheid verbeter.

Hoëgehalte silikonkarbied enkelkristal voorbereidingstegnologie is 'n sleutel fokus in halfgeleiermateriaalnavorsing. Soos tegnologie vorder, sal SiC kristalgroeitegnieke aanhou ontwikkel en 'n stewige fondament bied vir toepassings in hoëtemperatuur-, hoëfrekwensie- en hoëkragvelde.